身邊的巨人：核磁共振
如果你做過核磁共振掃描，或認識做過的人，那你已經在一台超導體旁邊站過了。它的「磁」字名副其實，掃描儀的工作原理，是用一個極其強大、穩如磐石的磁場把你包圍起來——遠比任何普通磁體能長久維持的都強。要造出這樣的磁場，機器用的是一卷第二類超導體導線，由液氦冷卻，以零電阻承載著巨大的電流。
美妙之處在這裡。一旦讓電流在那捲線圈裡繞起來，你就可以把電源徹底斷開。由於導線沒有電阻，電流便靠自己一直流下去——一股持續電流——把磁場穩穩地撐住幾個月乃至幾年。普通磁體絕做不到這一點，除非燒掉一條源源不斷的電流之河，還會過熱。超導體給了你一塊永不疲倦、安靜、超強的磁體，而你要持續付出的代價，只是讓它保持冷卻。
一道量子門：約瑟夫森結
現在來點更微妙的。取兩塊超導體，用一道薄得不能再薄的勢壘把它們隔開——只是幾個原子那麼厚的一片絕緣體——按理它本該擋住任何電流。可驚人的是，一股超導電流竟仍能穿過去，且不需要任何推力。成對的電子徑直從那道縫隙裡漏過，彷彿它根本不存在。這個小小的三明治就是約瑟夫森結，它是整個物理學裡最有用的器件之一。
這是為什麼呢？回想超導體是一個單一的宏觀量子態，它所有的對子都齊步行進。約瑟夫森結對一側的步子是稍稍領先還是落後於另一側極其敏感。正是這種敏感，使它成為我們手中最精細的磁性探測器——靈敏到足以捕捉你大腦中思緒放電所產生的、那一縷微弱磁場。用這些結造出的儀器，能在不接觸身體的情況下，從體外繪出大腦和心臟的活動圖。
量子計算機的心臟
約瑟夫森結在建造量子計算機的競賽中找到了主角的位置。當今許多領先的量子機器，把資訊儲存在微小的超導電路裡，每個電路都圍繞一個約瑟夫森結搭建。由於整個電路是一個乾淨的量子整體，它能維持量子計算所依賴的那些微妙的中間態——一個位元在你讀取之前，竟同時既是這又是那。
這些電路要求冷得驚人。它們在能達到絕對零度之上極小一點點的冰箱裡運行——比空曠宇宙最深處還冷——正是因為哪怕最微弱的一絲暖意，都會撞亂那脆弱的量子態、抹掉計算結果。所以你也許在量子計算機照片裡見過的那盞上鏡的金色吊燈，其實大部分是一台非常嚴肅的冰箱，把一塊指甲蓋大小的超導晶片維持在荒謬的低溫。
- 核磁共振與加速器：第二類線圈裡的持續電流，造出永不疲倦的超強磁體。
- 感測器：約瑟夫森結探測來自大腦和心臟的、微弱到難以置信的磁場。
- 量子計算機：超導電路保有脆弱的量子位元，維持在接近絕對零度。
更暖超導體的夢想
我們見過的每一種用途，都共擔著一樁痛苦的代價：冷。液氦昂貴、稀缺又難伺候。所以聖杯一直是找到臨界溫度更高的材料——那些不需如此極端寒冷就能進入超導的材料。1986 年來了一聲驚雷：人們發現某些銅氧化物陶瓷在足夠高的溫度下就能超導，高到可以用液氮來冷卻，而液氮便宜、充裕、好打理。這些就是高溫超導體。
不過對「高」這個字要當心——它高，只是按這個領域那種發寒的標準而言。這些材料仍需冷到大約冥王星表面那麼冷。沒有誰兜裡揣著一塊室溫超導體到處走。而且這裡有誠實而令人謙卑的一面：經過數十年努力，物理學家仍未完全弄懂這些陶瓷為何會超導。BCS 理論那張溫柔的聲子床墊，似乎不足以把它們的對子黏在一起，而到底是什麼在幹這活，至今仍是物理學最偉大的未解難題之一。
為什麼這麼拼命去追逐更暖的材料？因為「冷」是我們見過的每一種應用頭上那筆最大的賦稅。一塊能在比方說冬日氣溫下工作的超導體，將讓我們把無損輸電線架過整片大陸、廉價地運行懸浮列車，並在每家診所都裝上一台無需氦預算的核磁共振磁體。我們每往上爬一度臨界溫度，就剝掉一層成本與麻煩，這正是為什麼哪怕幾度的改進也能上頭條。
回望這道階梯
退一步，看看一個寒冷的實驗把我們帶出了多遠。昂內斯看見電阻消失；我們明白了那意味著電子成對、作為一支量子合唱團齊步行進。這支合唱團排斥磁體、托起磁體、讓電流永遠流淌、從薄薄的勢壘裡漏過、用量子化的漩渦串起強磁場。從這寥寥幾條深刻的事實，便生出了醫院的掃描儀、粒子對撞機、磁場感測器和量子計算機。
而故事尚未完結。最大的未解之問——那些較暖的陶瓷為何會工作，以及室溫超導體究竟能否造出來——此刻仍在實驗室裡被追逐著。超導仍是科學中那少有的角落之一：最深的謎團與最實用的機器在那裡並肩而居。如今，你已與它們二者都打過照面了。